Optika optika.odg

Základní pojmy     
- zdroj světla
- optické prostředí
- paprsek
- rychlost světla
- stín
- zatmění
- fáze Měsíce
- zákon odrazu
Barva
 

Rovinné zrcadlo
 rozptyl světla
Kulová zrcadla
Duté zrcadlo
Vypuklé zrcadlo   
Lom světla

 
Čočky
Lidské oko  
Dalekohled
Světlo
Optické klamy

Základní pojmy

Díky světlu vnímáme očima své okolí.
Zdroj světla (aktivní) přeměňuje nějakou energii na světlo.
Zdroje světla:
- bodové (vzdálená hvězda, lampa…)
- plošné (Slunce, zářivka, televize…)

Zdroj světla svítí:

Jaký typ světelného zdroje tvoří sada bodových zdrojů (strop s bodovkami)?
Rozděl na bodové a plošné zdroje: TV, osvětlená výloha, čelovka, světlo auta, světla na stropě třídy.
Svítí vlastním×odraženým: družice, Měsíc, světluška, odrazka, Slunce, Venuše (Večerka), svíčka, reflexní oblečení.

Optické prostředí:
- průhledné (sklo, vzduch, voda…)
- průsvitné (matné sklo, mlha, dým…)
- neprůhledné (kovy, dřevo, rtuť…)

Rozděl optická prostředí: mléko, papír, voda, mlha, mikroten. sáček, alobal.

Paprsek = úzký svazek světla. Šíří se přímočaře - po přímce. Je složen z fotonů.

Rychlost světla (~300 000 km/s ve vakuu), v ostatních prostředích je vždy nižší (vzduch, voda, sklo, nejpomaleji se šíří v diamantu).

Za 1 s 7,5× obletí Zemi - pro představu.

Stín = neosvětlený prostor za tělesem (stín za Zemí, v jeskyni…).
Polostín obr = stín osvětlený jiným zdrojem světla (můj stín od Slunce, fotbalista, stín mezi lampami, stín mraku…) pre1 pre-zs.

Pomocí délky stínu lze spočíst např. výšku stavby, stromu.

Zatmění

Slunce - Měsíc se postaví před Slunce. fáze obr
Měsíce - Měsíc se schová za Zemi (do jejího stínu). fáze
Oranžová barva Měsíce (při zatmívání) je způsobena ohybem světla - stejně jako červánky.

Animace zatmění Slunce wiki,fot

Fáze Měsíce

Měsíc se nám ukazuje celý. Část osvětluje Slunce, temný zbytek nevidíme (ale je tam). fáze vid fáze, výklad

Zákon odrazuZákon odrazu

Úhel dopadu = úhel odrazu.
V praxi: odraz světla v rovinném zrcadle, na vodní hladině, v optickém kabelu, reflektoru vozidla …

Video: Tomáš Tyc, Krása fyziky - fyzika krásy (15.-30. min) - odraz ve vodě, opt. vlákně, na částicích kouře, laser, silák zlomí světlo,

Výroba: periskop 1 2, kaleidoskop (krasohled): 1 2

Barva

Těleso "má takovou barvu", kterou:

Užití: odraz: dopravní značky, oděvy, nátěry
propuštění barvy: semafor, světla aut, okna kostela, sluneční brýle
vyzařování barev: displeje, LED indikátory, ohňostroj

Sluneční (bílé) světlo je složeno ze všech barev.
Žhavením černé těleso nabývá různých odstínů bílé - odstínům bílé přiřazujeme teplotu černého tělesa. (obr zde wiki teploty žárovek: lucif ledtip t-led)
- teplé světlo (žárovka, oheň - do 3000 K) - obsahuje více červených odstínů
- studené světlo (zářivka, monitor v denním režimu - nad 5000 K) - obsahuje více modrých odstínů
Spektrum - dané světlo rozložené na jednotlivé barvy wiki látek astro techm hledík rozklad
Doplňkové barvy: jinudy, presentitude, generátor

Kde a k čemu užíváme prostředí a) propouštějící, b) odrážející jen některé barvy, c) propouštějící všechny barvy?

Kviz Optika Breuerová

Rovinné zrcadlo obrázky

(Zrcadlo může být rovinné, duté, vypuklé)
Předmět
= zobrazované těleso.
Obraz = vjem oka – to, co vidím.
Vlastnosti obrazu:

 Obraz leží v průsečíku odražených paprsků.

Předmět a obraz jsou souměrné podle roviny zrcadla.
Využití: - zobrazení sebe sama (česání), zdánlivé zvětšení prostoru (velkým zrcadlem na stěně)
- zpětné zrcátko (u řidiče)
- periskop
- DLP projektor - zrcátka pct
- zrcadlový kout vašč
- odrazka
- kaleidoskop (krasohled).

POZN: fotoaparát "zrcadlovka" - zrcadlo odráží scénu do hledáčku
Zpětné zrcátko nad řidičem v "noční poloze" odráží "málo" - pouze pomocným sklem.

Rozptyl světla - rovnoběžné paprsky jsou rozptýleny do všech směrů (např. odrazem od nerovného povrchu, průchodem prostředím).
Využití: filmaři, fotografové - rozptýleným světlem je lépe (rovnoměrně) osvětlená scéna, bílá malba stěn rozptýlí světlo do všech koutů (v tmavě vymalované místnosti by byla tma).
Díky největšímu rozptylu modrého světla se nám jeví obloha modrá.

Možné vlastnosti obrazu:

  umístění obrazu   poloha  velikost 
- skutečný (před zrcadlem = dá se promítnout)  
- zdánlivý (za zrcadlem)
- vzpřímený
- převrácený
- zvětšený (vůči předmětu)
- zmenšený

Zakresli chod paprsků v odrazce, periskopu.
Načrtni odraz písmene v rovinném zrcadle.
Proč mají sanitky napsáno "ambulance" zrcadlově?

Animace: nastav odraz

Kulová zrcadla obrázky

jsou částí nějaké kulové plochy (duté koule).
S = střed křivosti (= střed koule, jejíž částí je kulové zrcadlo).
F = ohnisko (do něj soustředí duté zrcadlo rovnoběžné paprsky).
V = vrchol zrcadla (v něm optická osa prochází zrcadlem)

Duté zrcadlo

Pro různé vzdálenosti předmětu zrcadlo tvoří různé typy obrazů.

Využití:

Vlastnosti obrazu pro předmět ve vzdálenosti:

Simulator

Kreslení: Vypracuj materiál zrcadlo-duté.
Solární pec (složená ze stovek rovinných zrcadel) funguje stejně, jako duté zrcadlo. Jak musí být všechna zrcadla nastavena?

Vypuklé zrcadlo

Obraz je vždy:
- zmenšený
- vzpřímený
- zdánlivý ("za zrcadlem")

Využití: zrcadlo odrážející větší zorný úhel: v křižovatce, v obchodě, zpětná zrcátka náklaďáku či u spolujezdce, sférické zrcátko u řidiče (na "mrtvý úhel").

Kreslení: Vypracuj materiál zrcadlo-vypuklé.

Lom světla

Rychlost světla v km/s:

Vakuum 300 000
Vzduch téměř 300 000
Led 229 000
Voda 225 000
Sklo 200 000
Diamant 124 000

Paprsek se "zlomí" při průchodu do jiného prostředí (kde má světlo jinou rychlost).
Např. veslo ve vodě, akvárium…
Díky lomu světla fungují čočky.

Různé barvy se lámou různě - rozklad světla hranolem obr, anim, duha + sekundární duha.

Olejem a sklem se světlo šíří stejnou rychlostí - nedochází tedy k lomu a skleněný předmět v oleji "zmizí" - vid.

Proč při chůzi kolem dlouhého akvária ubíhá prostor uvnitř "divně"?

Kviz: kulová zrcadla (Novotná)

Čočky obrázky

Spojka: rovnoběžné paprsky spojí do ohniska geog zobraz lupa

Rozptylka: rovnoběžné paprsky rozptýlí tak, jako by vycházely z ohniska

POZN: skutečný obraz lze promítnout na plátno (např. projektorem), zdánlivý obraz nelze promítnout (např. lupa).

V brýlích: spojka - "velké" oko, rozptylka - "malé" oko.

Využití čoček:
- brýle
- světlomety
- fotoaparát čočky závěrka CCD
- dalekohled
- mikroskop
- kamera
- projektor
- CD mechanika …

Ukázka: vašč, sklenice jako čočka zde, sada (3:12), kulatá láhev=lupa, vodní lupa
Zobrazení-Vašč: spojka rozptylka

Vysvětli převrácení obrazu.

Lidské oko obrázky obr. Wiki

Části:

Akomodace - "natahování" a "rozšiřování" čočky kvůli zaostřování. geog
Kontaktní čočka.

 

vada zraku oko vidí dobře na oční čočka lomí paprsky brýle s čočkou
krátkozrakost krátko příliš rozptylka
dalekozrakost dálku málo spojka

Ukázka vidění dalekozr. geog
Astigmatismus = vada oční čočky - není kulatá, ale spíše válcová - oko vidí rozostřeně svislý, šikmý či vodorovný směr.
Detekce: designremont, ocnivady

1 oko hledí ruličkou, kus před 2 oko dej dlaň -> mozek vytvoří obraz dlaně s dírkou pro průhled tt 20:40

Dalekohled

Dalekohled obr (skladnější triedr) zvětší zorný úhel pro pozorování předmětu.
Hvězdářský dalekohled - čočky nebo zrcadla + čočky.

Ukázky: vašč: ohnis-vzd, ohyb

Kviz Optika 2 Breuerová

Světlo

Světlo si představujeme jako elektromagnetické vlnění.
Vlnová délka = délka 1 "vlny":

Měření osvětlení

Jednotky lm (Lumen)

Optické klamy

Vjem oka mozek podvědomě porovná vlastní zkušenost z reality.
Mozek pak pro naši mysl "upraví" grafickou informaci. Někdy tak v obrázku "najde" něco, co v něm ve skutečnosti není - pak je to pro nás optický klam.

Wikipedia, Kulhavá, lék. fak., (stroboskopický jev) vid1 2 
Videa: nej2017(od 1:04), 2019,
Efekt moire

Odkazy

Optika na GymHol, optické přístroje (J.Reichl)

Světlo je jedním z elektromagnetických záření - fotoroman

Zajímavosti

Camera obscura - zatemněný prostor s dírkou ven (vid-vímproč), stavba1, dírková místnost, návod
Měření rychlosti světla - Fizeau, obrázky
Přenos signálu světlem vímproč
co dokáže světlo, Hologram

Měření rychlosti světla
 


Tipy: